JP3937532B2 - 逆流防止のための圧力スイッチを有する水抜栓の制御装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、圧力スイッチを有し、水道管の凍結防止のために寒冷地で使用する水抜栓を駆動するモーターの制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
寒冷地においては、冬季間の水道管の凍結を防止するため、管内の水を抜く水抜栓が従来から用いられている。水抜栓は凍結しないところに設置された弁箱に流入口、流出口、排水口を有する三方弁で、弁箱内を移動する弁体を、ロッドを介して、あるいは直接スピンドルに連結し、それをハンドル等によって操作するものであり、開栓状態では水は流入口から流出口へは流れるが、排水口へは流れず、凍結の恐れのない時には水抜栓をこの状態にして管末の蛇口等の器具の開閉で水を使い、閉栓状態では水抜栓上流の水は流入口で止められ、流出口下流側配管内の水を排水口から外に排出して凍結を防止するものである。また、この水抜栓の開閉操作をするのに、ラッチングリレーを介して直流電源の極性を切り替えてモーターで駆動する装置も採用されている。ラッチングリレーは２個のコイルを有し、一方のコイルを一定時間以上通電すると接点が切り替わり、通電がなくなっても切り替わった状態を保持し、他方のコイルの通電によって接点を復帰するもので、一方のコイルが通電しているときに他方を通電したり、一方のコイルを通電した後に同じコイルを再び通電しても接点はそちら側に切り替わった状態を保持するものであるが、そのラッチングリレーにより、外部からの操作で直流電源の極性を切り替えることにより、遮断していたモーターを駆動し、歯車を介して減速し、スピンドルによって直線運動に変換して弁箱内の弁体を駆動し、所定量移動するとリミットスイッチが切り替わってモーターの電流を断つものである。
【０００３】
凍結防止とは別に、高層住宅への給水方法として、高架水槽に一度水を組み上げてそこから各戸へ給水する方法が採用されていたが、最近はそれをやめて直結給水する方法が普及してきており、これに伴って例えば断水などの時に各戸の給水管から配水管への水の逆方向の流れを防ぐ逆流防止弁が採用されている。逆流防止弁は水の流れる方向によって通路を制御するもので、通常の流れの方向にはその弁箱内の弁体が開いて水の通路を確保し、逆方向の流れに対しては弁体が閉じて水の通路を遮断するものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
このように、凍結防止と逆流防止は別の技術であった。本発明は例えば断水などによって各戸の給水管から配水管への水の逆流が起こるときに水抜栓を閉栓状態にし、水抜栓の下流配管中の水を排水口から排出することにより、各戸の給水管から配水管への水の逆流を未然に防ぐことを目的とするものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明は、二つの操作スイッチの一方の投入・復帰によって極性を変える直流電源により直流モーターを駆動して水抜栓を開閉する水抜栓の駆動装置において、水抜栓の設置されている配管中の圧力が一定の圧力以下になった場合に信号を出力することにより、水抜栓を閉栓方向に駆動するように直流電源の極性を出力する圧力スイッチを有することを特徴とするものである。
【０００６】
【発明の実施の形態】
本発明では、例えば断水などによって水圧が通常の値から低下して一定の圧力以下になると水抜栓を閉栓状態にし、低水圧ランプを点灯して水が使用できない状態であることを分かるようにしているが、逆に、水圧が一定の圧力以上の時にランプが点灯し、そのランプが消えているときには水が使用できないようにしても構わない。また、水圧が一定の圧力以下になって水抜栓が閉栓状態になったときには、水圧が一定の値以上に回復するまで水抜栓を閉栓状態にしておいても良い。
【０００７】
【実施例】
以下、本発明の一実施例を図に従って説明する。
【０００８】
図１において、ＶはモーターＭの回転を歯車（図示しない）を介して減速して直線運動する弁体（図示しない）を有する水抜栓である。ｒ、ｓはＲ、Ｓを２個のコイルとするラッチングリレーの２組の接点で、電源の極性を替える電源リレー、図では接点がｒになっていて開栓側、逆に接点ｓが閉栓側である。使用者が開栓スイッチＯＰを押して投入し、ラッチングリレーのコイルＲが付勢されると接点は図のｒの位置になり、使用者が押すことをやめると開栓スイッチＯＰが復帰し、コイルＲの付勢は解除されるが、接点は図のｒの位置を保持している。また、使用者が閉栓スイッチＣＬを押して投入し、ラッチングリレーのコイルＳが付勢されると接点は図の位置から他端のｓに切り替わり、押すことをやめると閉栓スイッチＣＬが復帰し、コイルＳの付勢は解除されるが、接点は図の他端のｓに切り替わった位置を保持する。Ｐは水抜栓Ｖの上流に設置されて配管内の圧力を検出して電圧に変える圧力センサーである。Ｌ１及びＬ２は水抜栓Ｖの状態を検出するリミットスイッチで、いずれも図の側にあり、更に電源リレーの接点も図のｒの側にあると、直流モーターＭには駆動電流は流れず、水抜栓Ｖは開栓状態である。
【０００９】
この状態から閉栓スイッチＣＬを押すとラッチングリレーのコイルＳが付勢され、電源リレーの接点が他端のｓに切り替わり、直流モーターＭには駆動電源ＶｄからダイオードＤ１を介して矢印方向に駆動電流が流れる。これによって水抜栓Ｖの弁体は閉栓方向に移動し始め、まずリミットスイッチＬ２が図の位置から他端に切り替わるが、直流モーターＭは駆動され続ける。水抜栓Ｖの弁体が一定量移動するとリミットスイッチＬ１も図の位置から他端に切り替わり、直流モーターＭの駆動電流が断たれ、水抜栓Ｖは閉栓状態になって停止する。この状態で水抜栓Ｖの上流の水は流入口で止められ、流出口から下流配管中にあった水を排水口から外に出して凍結を防止する。
【００１０】
このように、水抜栓Ｖが閉栓状態の時、電源リレーの接点及びリミットスイッチＬ１・Ｌ２はいずれも図１の位置から他端に切り替わっているが、開栓スイッチＯＰを押すと以下のようにして開栓状態に復帰する。すなわち、ラッチングリレーのコイルＲが付勢して電源リレーの接点が他端から図のｒの位置に復帰し、駆動電源Ｖｄから直流モーターＭ、ダイオードＤ２を介して矢印と逆方向に駆動電流が流れる。これによって水抜栓Ｖの弁体は開栓方向に移動し始め、まずリミットスイッチＬ１が図の他端から図の位置に復帰するが、直流モーターＭは駆動され続ける。水抜栓Ｖの弁体が一定量移動するとリミットスイッチＬ２が図の他端から図の位置に復帰し、直流モーターＭの駆動電流が断たれ、水抜栓Ｖは開栓状態になって停止する。この状態では水抜栓の流入口と流出口がつながって排水口とは遮断している。
【００１１】
Ｐｃは一方の入力を圧力センサーＰ、他方の入力電圧を一定値に設定し、その値よりも一方の圧力センサーＰの方が高ければ１、低ければ０を出力する圧力比較部の出力である。比較部の出力Ｐｃはインバータで反転してＰｃ’となり、そこからトランジスタを介して低水圧ランプＰｌになる一方、抵抗とコンデンサの遅延部とインバータを介してＰｃｔとなってアンドのひとつの入力になるとともにＰｃ’のままアンドの他の入力になり、アンドの出力は閉栓スイッチＣＬと並列のトランジスタのスイッチを介してラッチングリレーのコイルＳになる。Ｖｃは制御電源である。
【００１２】
圧力が設定した以上の通常の値である場合、圧力比較部の出力Ｐｃ、その反転出力Ｐｃ’はそれぞれ１、０で、トランジスタを介した低水圧ランプＰｌは消えており、アンドの出力は０でトランジスタは遮断しており、これによってラッチングリレーのコイルＳは付勢しない。水抜栓Ｖが開栓状態の時に例えば断水などで水圧が圧力比較部の設定した一定値以下になると次のようにして水抜栓Ｖが閉栓状態になる。
【００１３】
圧力比較部の出力Ｐｃ、その反転出力Ｐｃ’はそれぞれ０、１と反転した低圧信号を出力するが、アンドの入力はＰｃ’から直接の入力は１、遅延部とインバータを介した入力Ｐｃｔはコンデンサが充電してインバータの出力が０になるまでの間だけ１でその後０になる。つまりアンドの出力は圧力が設定した通常の値以下になると所定の時間だけ信号１を出力し、トランジスタを介してラッチングリレーのコイルＳを所定の時間付勢する。これによって電源リレーの接点が図１の他端のｓに切り替わり、直流モーターＭには駆動電源ＶｄからダイオードＤ１を介して矢印方向に駆動電流が流れて水抜栓Ｖの弁体が閉栓方向に移動し始め、リミットスイッチＬ２が図１の位置から他端に切り替わり、更にリミットスイッチＬ１も図１の位置から他端に切り替わって直流モーターＭの駆動電流が断たれ、水抜栓Ｖは閉栓状態になって停止する。この状態で水抜栓Ｖの流入口と流出口は遮断し、流出口から下流配管中にあった水を排水口から外に出して水抜栓Ｖの上流の配水管への逆流を防止する。それ以後、低水圧ランプＰｌが点灯するだけで変化はない。断水が終了して水圧が通常の値に復帰すると、圧力比較部の出力Ｐｃ、その反転出力Ｐｃ’がそれぞれ１、０と復帰し、低水圧ランプＰｌが消える。なお、アンドは圧力が通常の値以下になると遅延部の時定数で決まる所定の時間だけ信号１を出力し、トランジスタを介してラッチングリレーのコイルＳを所定の時間付勢しているが、この時間は接点をｒからｓに切り替えるのに必要な時間よりも長くする。
【００１４】
図２は本発明の他の実施例であり、Ｔ１・Ｔ２・Ｔ３は図１に対応した表示部の入力で、各抵抗は直流モーターＭの抵抗よりも十分大きくする。水抜栓Ｖが開栓状態で、ラッチングリレーの接点が図１のｒ側、リミットスイッチＬ１及びＬ２も図１の側にあると各入力ｔ１、ｔ２、ｔ３はそれぞれ０、０、１となり、ノアの出力が０、アンドの出力ＯＰ１が１である。この状態からラッチングリレーの接点がｓの側に切り替わって直流モーターＭが閉栓方向に駆動されると各入力ｔ１、ｔ２、ｔ３はそれぞれ０、１、０となり、出力はノアが０、アンドＯＰ１が０である。リミットスイッチＬ２が切り替わってもこれは変わらず、直流モーターＭは閉栓方向に駆動され、水抜栓Ｖが閉栓状態になってリミットスイッチＬ１も切り替わると、各入力ｔ１、ｔ２、ｔ３はそれぞれ０、０、０となり、出力はノアが１、アンドＯＰ１が０となる。逆に、開栓方向に駆動する場合は、ラッチングリレーの接点が復帰して直流モーターＭが駆動すると各入力ｔ１、ｔ２、ｔ３はそれぞれ１、０、１となり、出力はノアが０、アンドＯＰ１が０となる。リミットスイッチＬ１が復帰してもこれは変わらず、直流モーターＭは開栓方向に駆動されている。水抜栓Ｖが開栓状態になってリミットスイッチＬ２も復帰すると、すべて図１のはじめの状態に戻り、各入力ｔ１、ｔ２、ｔ３はそれぞれ０、０、１となり、出力はノアが０、アンドＯＰ１が１となる。つまり、ノアの出力が１になるのは水抜栓Ｖが閉栓状態で停止している時だけで、この時だけトランジスタを介した閉栓表示灯Ｃｌが点灯し、また、アンドの出力ＯＰ１が１になるのは水抜栓Ｖが開栓状態で停止している時だけで、この時だけトランジスタを介した開栓表示灯Ｏｐが点灯する。
【００１５】
図２のＰｃ’は図１に対応した圧力比較部の出力Ｐｃの反転出で、表示部のアンド出力ＯＰ１とのナンドが、ナンド２個のフリップフロップの一方の入力となっており、Ｐｃ’とそこから遅延部とインバータを介したＰｃｔとのオアがフリップフロップの他方の入力となっている。フリップフロップの出力Ｑは遅延部とインバータを介してＱｔ’となり、これとＱとのアンドが閉栓スイッチＣＬと並列のトランジスタにつながるとともに、Ｑｔ’とＱとのノアが開栓スイッチＯＰと並列のトランジスタにつながっている。フリップフロップの出力Ｑからトランジスタを介したＰｌｑは、図１のＰｃ’が１のとき点灯する低水圧ランプＰｌとはまた違った低水圧ランプで、Ｑが１の時点灯する。
【００１６】
前述したように、水抜栓Ｖが開栓状態の時に閉栓スイッチＣＬを押すと、ラッチングリレーのコイルＳが付勢されて電源リレーの接点がｓ側に切り替わってモーターＭが駆動し、弁体が所定量移動してリミットスイッチがＬ２、Ｌ１の順に切り替わって閉栓状態になり、モーターＭが停止し、また逆に、開栓スイッチＯＰを押すとその方向にモーターＭが駆動し弁体が所定量動いてリミットスイッチＬ１、Ｌ２が切り替わってモーターＭが停止して水抜栓Ｖは開栓状態になる。また、水抜栓Ｖが開栓状態で表示部のアンド出力ＯＰ１が１の時に例えば断水などで水圧が圧力比較部の設定した一定値以下になると、圧力比較部の出力Ｐｃ、その反転出力Ｐｃ’はそれぞれ０、１と反転した低圧信号を出力し、ＯＰ１が１なのでフリップフロップの一方の入力であるナンドが０になってフリップフロップの出力Ｑが０から１に反転する。これによってトランジスタを介した低水圧ランプＰｌｑが点灯するとともに、遅延部のコンデンサが充電してインバータの出力Ｑｔ’が０になるまでの所定の間アンドが１になり、トランジスタを介してラッチングリレーのコイルＳを所定の時間付勢して電源リレーの接点がｓ側に切り替わり、直流モーターＭを駆動し、水抜栓Ｖを閉栓状態にしてそこから上流の配水管への逆流を防止する。なお、電源リレーの接点がｓ側に切り替わると、ＯＰ１が０になってナンドを介したフリップフロップの一方の入力が１に復帰し、出力Ｑを１に反転した状態で保持する。
【００１７】
断水などが終了して水圧が圧力比較部Ｐｃの設定した一定値以上に回復すると、圧力比較部の出力Ｐｃ、その反転出力Ｐｃ’はそれぞれ１、０と復帰し、遅延部のコンデンサが放電してインバータの出力Ｐｃｔが１になるまでの所定の間フリップフロップの他方の入力であるオアが０になり、１に反転していたフリップフロップの出力Ｑが０に復帰する。これによってトランジスタを介して点灯していた低水圧ランプＰｌｑが消えるとともに、遅延部のコンデンサが放電してインバータの出力Ｑｔ’が１になるまでの所定の間ノアが１になり、トランジスタを介してラッチングリレーのコイルＲを所定の時間付勢して電源リレーの接点がｒ側に切り替わり、直流モーターＭを駆動し、水抜栓Ｖを開栓状態にする。なお、圧力比較部の反転出力Ｐｃ’からの遅延部はフリップフロップの出力Ｑを復帰するに充分な長さとし、フリップフロップの出力Ｑからの遅延部は電源リレーの接点を切り替えるに充分な長さとする。また、フリップフロップの一方の入力は表示部のアンド出力ＯＰ１とＰｃ’のナンドになっているが、ＯＰ１でなく、その入力であるｔ３とＰｃ’のナンドでも構わない。
【００１８】
図２の実施例では、水抜栓Ｖが開栓状態の時に水圧が設定した一定の値以下になると水抜栓Ｖが閉栓状態になり、水抜栓Ｖから下流の配管中の水を排水口から排出して水抜栓Ｖ上流の配水管への逆流を防止し、水圧が設定した一定の値以上に回復すると水抜栓Ｖが開栓状態に復帰していたが、図３は水抜栓Ｖが開栓状態で水圧が設定の値以下になって閉栓状態になった水抜栓Ｖを開栓状態にする他の実施例で、対応する部分には同一の番号を付している。ＣＴはフリップフロップの出力Ｑにつながるリセット端子Ｒｅを備えたカウンターで、Ｒｅが０ならＣｋ入力の発振をカウントせずに出力Ｑｔは０、Ｒｅが１になるとＣｋ入力の発振をカウントし、一定時間が経過して一定のカウント値になると出力Ｑｔは０から１になる。
【００１９】
水抜栓Ｖが開栓状態で水圧が設定値以下になると次のように動作する。すなわち、圧力比較部の反転出力Ｐｃ’が１になってフリップフロップの出力Ｑが反転し、電源リレーの接点をｓに切り替えて閉栓方向に駆動し、低水圧ランプＰｌｑが点灯するとともに、カウンターＣＴのリセット端子Ｒｅが１になって発振をカウントし始め、一定時間が経過して一定のカウント値になると出力Ｑｔは０から１になる。これによって出力Ｑｔからの遅延部のコンデンサが充電するまでの間、アンドとトランジスタを介してラッチングリレーのコイルＲを付勢して接点をｒ側に切り替えて水抜栓Ｖを開栓状態にする。コンデンサが充電してインバータの出力が０になると、発振部とのアンドが０になり、カウンターの入力Ｃｋの発振がなくなるが、出力Ｑｔは１のままである。水圧が設定値以上に回復してフリップフロップの出力Ｑが０に復帰すると、カウンターのリセット端子Ｒｅが０になってＣｋ入力の発振をカウントせずに出力Ｑｔは０に復帰し、遅延部のコンデンサが放電してインバータの出力が１になるとＣｋ入力は発振するがカウンターのリセット端子Ｒｅが０なので発振をカウントしない。このように、水抜栓Ｖが開栓状態で水圧が設定値以下になると水抜栓Ｖを閉栓状態に駆動して水の逆流を防ぎ、発振部とカウンターＣＴで決まる一定時間後に水抜栓Ｖを開栓状態に復帰するが、この時間は水抜栓Ｖから下流の配管中の水を排水口から排出する時間よりも充分長くする。
【００２０】
なお、低水圧ランプＰｌｑが点灯するのは、水抜栓Ｖが開栓状態で水圧が設定値以下になったときにフリップフロップの出力Ｑが反転して点灯するので、圧力センサーＰを図１の水抜栓Ｖの上流側でなく下流配管に設置しても、閉栓スイッチＣＬを押して水の抜けてしまった後の低圧では点灯しないし、図３のように水圧が設定値以下になると水抜栓Ｖを閉栓状態にしてそこから一定時間後に開栓状態に戻すと、低水圧ランプＰｌｑは水抜栓Ｖが開栓状態で水圧が設定値以下で点灯して水圧が回復後に消灯する。
【００２１】
【発明の効果】
以上に述べたように、通常の暖かいときには開栓状態の水抜栓を、寒くなって水の凍結するおそれのあるときには閉栓状態にして水抜栓下流配管中の水を抜いて凍結を防止するとともに、断水などで水圧が通常の値から低下したときにも閉栓状態にして水抜栓下流配管中の水を抜いて上流への水の逆流を確実に防止するものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の１実施例を示す回路図である。
【図２】本発明の他の実施例を示す回路図である。
【図３】本発明の他の実施例を示す回路図である。
【符号の説明】
Ｖｃ 制御電源
Ｖｄ 駆動電源
Ｍ モーター
Ｖ 水抜栓
Ｐ 圧力センサー
Ｐｃ 圧力比較部
Ｐｃ’ Ｐｃの反転出力
Ｐｃｔ Ｐｃ’の遅延反転出力
ＯＰ 開栓スイッチ
ＣＬ 閉栓スイッチ
Ｏｐ 開栓ランプ
Ｃｌ 閉栓ランプ
ＯＰ１ 表示部のアンド出力
Ｑ フリップフロップの出力
ＣＴ カウンター
Ｃｋ ＣＴの入力
Ｑｔ ＣＴの出力
Ｒｅ ＣＴのリセット端子
Ｓ、Ｒ ラッチングリレーのコイル
ｓ、ｒ ラッチングリレーの接点
Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３ 表示部の入力
ｔ１、ｔ２、ｔ３ 表示部の入力
Ｐｌ、Ｐｌｑ 低水圧ランプ
Ｄ１、Ｄ２ ダイオード
Ｌ１、Ｌ２ リミットスイッチ

Claims (2)

1. 二つの操作スイッチの一方の投入・復帰によって極性を変える直流電源により水抜栓を開閉する直流モーターを一方から他方に駆動し、弁体が所定量移動して水抜栓が他の状態になったことを検出して停止する水抜栓の駆動装置において、連続して変化する圧力を電気信号に変換する圧力センサーを介して一定の圧力以下になった場合に信号を出力することにより、前記水抜栓を閉栓方向に駆動するように直流電源の極性を出力する逆流防止のための圧力スイッチを有する水抜栓の制御装置。
2. 圧力センサーを水抜栓の下流側配管に設置し、閉栓スイッチを押して水抜きした後の低圧の場合は遮断し、水抜栓が開栓状態で水圧が一定以下では導通し、水圧が回復後には遮断する低水圧ランプを備えた請求項１記載の逆流防止のための圧力スイッチを有する水抜栓の制御装置。

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